Säkring av efterbehandlingsåtgärders effekt över tiden

effekt över tiden

över tiden

Bo Carlsson (huvudförfattare) Envipro Miljökonsult

Hifab AB

Beställningar

Ordertel: 08-505 933 40 Orderfax: 08-505 933 99 E-post: natur@cm.se

Postadress: CM-Gruppen, Box 110 93, 161 11 Bromma Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln

Naturvårdsverket

Tel 08-698 10 00, fax 08-20 29 25 E-post: natur@naturvardsverket.se

Postadress: Naturvårdsverket, SE-106 48 Stockholm Internet: www.naturvardsverket.se ISBN 978-91-620-5757-2.pdf ISSN 0282-7298 Elektronisk publikation © Naturvårdsverket 2007 Tryck: CM Gruppen AB

Förord

Ett av riksdagens miljömål är Giftfri miljö, och i detta mål ingår att efterbehandla och sanera förorenade områden. Brist på kunskap om risker med förorenade om-råden och hur de bör hanteras har identifierats som hinder för ett effektivt sane-ringsarbete. Naturvårdsverket har därför initierat kunskapsprogrammet Hållbar Sanering.

Denna rapport redovisar projektet ”Långsiktig effekt av efterbehandling” som har genomförts inom Naturvårdsverkets kunskapsprogram Hållbar sanering. Projektet omfattar tekniska och administrativa efterbehandlingsåtgärder utförda i områden där föroreningar lämnas kvar. Projektets övergripande mål är att analysera behovet av och möjligheterna till att säkra efterbehandlingsåtgärders effekt över tiden genom att definiera betydelsefulla processer, faktorer och skeenden rörande förutsättningar för, egenskaper hos samt kontroll och eventuella korrigeringar av tekniska och administrativa åtgärder. Projektets tyngdpunkt ligger således på att analysera viktiga frågeställningar som på något sätt bör tas upp och behandlas i efterbehandlingsprojekt rörande efterbehandlingens funktion över tiden. Avsikten är dock inte att projektet ska forma någon handbok.

I projektgruppen har medverkat Bo Carlsson, Tom Lundgren, Per Östlund och Pär Elander vid Envipro Miljöteknik (Hifab AB) samt Bo Svensson, Tema Vatten vid Linköpings universitet. Bo Carlsson har fungerat som projektledare och är huvudförfattare till rapporten. Grundmaterialet till kapitel 3 (föroreningskällans biogeokemiska processer) är framtaget av Bo Svensson och Per Östlund, kapitel 5 (föroreningskällans fysikaliska egenskaper) av Bo Carlsson och Pär Elander, kapitel 7 (omgivningsförändringar) av Tom Lundgren samt kapitel 8 (tekniska åtgärder) och kapitel 10 och 11 (övervakning, kontroll och korrigering respektive deponering) av Bo Carlsson. Lisa Ledskog (Envipro Miljöteknik) har väsentligt bidragit till kapitel 9 (administrativa åtgärder).

Som underlag för diskussionerna har utredningsmaterial och erfarenheter från ett antal genomförda efterbehandlingar använts där föroreningar, skyddade av barriärer, kvarlämnats och där frågor om beständighet i ett längre tidsperspektiv varit centrala. Projektet har fått värdefulla synpunkter av en referensgrupp be-stående av Per Gullbring, länsstyrelsen i Halland län, Mikael Hägglöf, Fröberg och Lundholm advokatbyrå, Gunnar Karlsson, GK-resurs/Envipro Miljöteknik (tidigare miljöchef vid Swedish Tissue) samt Hållbar sanerings kontaktperson Tommy Hammar, länsstyrelsen i Kalmar län. Mikael Hägglöf har granskat de juridiska frågorna som tagits upp i de olika kapitlen. Projektgruppen vill tacka dessa och alla andra som bidragit med information och synpunkter.

Naturvårdsverket har inte tagit ställning till innehållet i rapporten. Författarna svarar ensamma för innehåll, slutsatser och eventuella rekommendationer. Naturvårdsverket november 2007

Innehåll

FÖRORD 3 INNEHÅLL 5 SAMMANFATTNING 7 SUMMARY 13

1 PROJEKTETS BAKGRUND OCH SYFTE 16

2 METOD OCH GENOMFÖRANDE 18

3 FÖRORENINGSKÄLLANS FYSIKALISKA, KEMISKA OCH BIOLOGISKA

PROCESSER 20

3.1 Allmänt 20

3.2 Icke organiska föroreningar 20 3.3 Organiska föroreningar 23

4 TIDSPERSPEKTIVET 29

5 FÖRORENINGSKÄLLANS FYSIKALISKA EGENSKAPER 31

6 SKYDDSOBJEKTEN 34

7 OMGIVNINGEN 36

7.1 Allmänt 36

7.2 Oavsiktlig grävning i skyddsbarriär eller förorenade massor 37 7.3 Oavsiktlig borrning i skyddsbarriärer eller förorenade massor 38 7.4 Grundvattennivåförändring 39 7.5 Storm med vindfällning av träd 41

7.6 Påverkan av frost 42

7.7 Påverkan av växter (rotpenetration) 43 7.8 Påverkan av (grävande) djur 44 7.9 Förändrade stabilitetsförhållanden 45 7.10Brand i området eller i dess omgivning 46

7.11Översvämning 47

7.12Sabotage eller krigshandling 48 7.13Landhöjning/landsänkning 48

7.14Klimatförändringen 49

7.15Jordbävningar 49

7.16Nästa istid 49

8.2 Kontrollerbarhet, åtkomlighet, reparerbarhet och framtida åtgärder 51 8.3 Beständighet (funktion på lång sikt) 51 8.4 Åtgärdsmål, funktioner och kravspecifikationer 53

9 ADMINISTRATIVA ÅTGÄRDER 54

9.1 Allmänt 54

9.2 Administrativa verktyg 54

10ÖVERVAKNING, KONTROLL OCH KORRIGERING 60

10.1Allmänt 60

10.2Validering, verifiering och korrigerande åtgärder 60 10.3Övervakning, kontroll och korrigerande åtgärder på lång sikt 61

11DEPONERING 64

11.1Allmänt 64

11.2Tidsperspektivet i deponerings- förordningen 64 11.3Deponikonstruktioner i praktiken 65

Sammanfattning

I denna rapport analyseras frågeställningar avseende efterbehandlingsåtgärder i områden där föroreningar lämnas kvar. Särskild betoning är lagd på vad som bör innefattas av aspekter och ställningstaganden när det gäller tekniska och admini-strativa åtgärders beständighet i syfte att säkra åtgärdernas effekt över lång tid. De effekter som analysen avser begränsas till risken för ökad exponering eller ökad spridning av föroreningarna från området. Någon värdering av andra effekter, t.ex. ökad toxicitet hos föroreningskällan, görs inte.

En mängd processer och faktorer påverkar en förorenings exponering och spridning. I ett kort perspektiv kan dessa processer och faktorer kartläggas och en prognos upprättas för tillstånd och utveckling i föroreningskällan, dess exponering och spridning samt vad som krävs av skyddsåtgärder. I ett längre tidsperspektiv blir en sådan prognos osäker för att med tilltagande tidsperspektiv till slut inte bli trovärdig.

I rapporten redovisas och diskuteras i sista avsnittet säkringen av skyddsåt-gärders funktion vid deponier. Avsikten är att ge en jämförelse inom ett område där en reglering av liknande frågor existerar i lagstiftningen genom förordningen 2001:512 om deponering av avfall, som har sitt ursprung i ett EU-direktiv om deponering.

Nedan redogörs för de konklusioner som gjorts i varje kapitel i rapporten.

Föroreningskällans fysikaliska, kemiska och biologiska processer

En föroreningskällas egenskaper med avseende på dess spridningsbenägenhet domineras av respektive förorenings löslighet i vatten och flyktighet i luft. Vilka faktorer som styr dessa egenskapers förändring är därför centrala att kartlägga. För den del av föroreningen som inte är löslig krävs för spridning en fysisk omfördel-ning av materialet, t.ex. via erosion. Spridomfördel-ningen äger då rum via suspenderat material i vatten eller via damm i luft, ett förhållande som oftast går att eliminera med relativt enkla skyddsåtgärder.

Vatten har en central roll i en föroreningskällas förändring. Förenklat kan man säga att ju torrare en föroreningskälla är desto sämre förutsättningar finns för för-ändringar. Ofta medför dessutom högre vattenomsättning i källan större förutsätt-ning för förändringar genom att externt vatten kan föra in substanser som startar nya eller påskyndar befintliga förändringsprocesser.

Processer som dominerar förändringar i oorganiska föroreningars egenskaper, relaterade till exponerbarhet och spridning, är pH, redox och starkt komplexbild-ande organiska ämnen samt mikrobiella processer som förbrukar syre, sänker pH eller omvandlar föroreningsämnena.

Processer som dominerar förändringar i organiska föroreningars egenskaper, relaterade till exponerbarhet och spridning, är förbundna med föroreningarnas laddningsförhållanden och den mikrobiella nedbrytningen. Laddningsförhållandena är i sin tur beroende av föroreningens struktur och kommer till uttryck i föro-reningens hydrofoba och hydrofila egenskaper. För den mikrobiella nedbrytningen

betydelse. Vattenlösligheten, som också väl beskriver adsorptionsbenägenheten till partiklar, bestämmer också föroreningens koncentration i markvattnet, vilken är av betydelse eftersom tröskeleffekter finns. Andra betydande faktorer är temperatur, vattenhalt, pH och tillgång till näringsämnen.

De förändringsprocesser som över tiden är betingade enbart av förhållandena i själva källan, utan påverkan från omgivningen, bör i de flesta fall kunna förutses och kalkyleras avseende utfall och hastighet. Därutöver bör, om omgivningsför-hållandena är kända, en prognos kunna upprättas även för yttre påverkan. Osäker-heten ökar emellertid i prognosen i ett långt tidsperspektiv, eftersom omgivnings-förändringarna blir mer osäkra med tiden. Följaktligen är det osäkerheten i omgiv-ningens förändring som dominerar osäkerheten i föroreningsskällans ändrade egen-skaper. En väsentlig aspekt på val av efterbehandlingsåtgärd är därför att skapa stabila betingelser för föroreningskällan och att helst eliminera ogynnsam framtida omgivningspåverkan eller i vart fall att reducera risken för sådan påverkan.

Tidperspektivet

Det är i praktiken inte möjligt att dimensionera en efterbehandlingsåtgärd med en funktion över ”evig tid” med mindre än att föroreningskällan helt avlägsnas. I de fall föroreningar kvarlämnas inom ett område måste antingen tiden begränsas och åtgärden ersättas alternativt att en ”långtidsåtgärd” skapas som övervakas, under-hålls och justeras eller ersätts vid behov. Dimensioneringen av en ”långtidsåtgärd” kan sannolikt i många fall göras trovärdig i ett hundraårsperspektiv, möjligen i några hundra år. I ett längre tidsperspektiv blir osäkerheterna i omgivningens på-verkan, på såväl föroreningskällan som åtgärden, så stora att funktionen bör ifråga-sättas.

Föroreningskällans fysikaliska egenskaper

De fysikaliska egenskaper som betyder mest för exponeringen och spridningen är föroreningskällans permeabilitet (genomsläpplighet) för gas och vatten samt för-mågan att hålla vatten. Dessa egenskaper är i sin tur beroende på kornstruktur och kornstorlek.

Den mest väsentliga förändringen av permeabiliteten i en föroreningskälla upp-kommer sannolikt vid omlagringar skapade av någon brottmekanism, t.ex. skred eller hydrauliskt brott. Andra väsentliga förändringar kan framkallas genom deformationer (främst sättningar), vittring och nedbrytning av organiskt material.

Skyddsobjekten

Det har i projektet, främst beroende på svårigheter att kräva att efterbehandlings-åtgärder ska kompletteras i efterhand på grund av att annat skyddsobjekt eller annat skyddsvärde inträder, inte ansetts fruktbart att analysera förändringar i skydds-objektets status över tiden.

Arbetsgruppen och referensgruppen kom därför fram till att skyddsobjekten och skyddsbehoven bör ses som givna vid efterbehandlingstillfället, t.ex. genom en fastlagd markanvändning, samt att samhället ska förutsättas kunna upprätthålla information och styrmedel över mark och vatten.

Omgivningen

En översiktlig sammanfattning ges nedan där ogynnsamma utfall av omgivnings-förändringar på lång sikt har lagts in i ett diagram med stigande sannolikhet på vertikala axeln och ökad negativ konsekvens för exponering och spridning på horisontella axeln. I diagrammet markerar pilar hur åtgärder kan minska sannolik-heten och konsekvensen. Åtgärderna för att åstadkomma detta är en kombination av tekniska och administrativa åtgärder, där i allmänhet de administrativa åt-gärderna verkar vertikalt i diagrammet och de tekniska horisontellt.

sannolikhet konsekvens borr-grävning grundvattennivå vindfällen frost sabotage jordbävning växter djur stabilitet brand översväm-landhöjning/ landsänkning klimat

Tekniska åtgärder

Det finns begränsat med beständighetsstudier på konstruktioner och konstruktions-material i tidsperspektivet hundra år eller mer. Bristen kan kompenseras med studier av naturens egna formationer och de artificiella konstruktioner som männi-skan skapat och som fungerat under mycket lång tid. Det är emellertid viktigt att klargöra under vilka förutsättningar materialen, formationerna och byggnadsverken fungerat och att jämföra dessa med de förutsättningar som råder i det aktuella efterbehandlingsfallet.

Inte bara materialen som sådana är av intresse utan också samverkan mellan materialen. Det är därför inte tillräckligt att visa på beständighet hos de enskilda materialen utan också hur de kombineras. Exempel är utformningen av dränerings-skikt där valet av fel kornstorleksfördelning i och kring dräneringen kan leda till inre erosion och igensättning av dräneringen.

Ett naturligt (geologiskt) material som bör uppmärksammas särskilt i detta sammanhang är bentonit. Materialet används idag frekvent i ”miljökonstruktioner” och planeras bland annat att användas som buffert i djupförvaret för kärnavfall. Bentonit utgörs av sedimenterad vulkanisk aska. Bentonit säljs idag i förtillverkade element (mattor) och i lös form. Bentonit kan inte brytas ned och förstöras men dess egenskaper kan förändras i vissa (geokemiska) miljöer.

Cement- och betongliknande material intar en särskild ställning i fråga om beständighet. Romarna använde för flera tusen år sedan sådana material i sina konstruktioner, av vilka flera fortfarande är intakta och kan studeras. Det finns också flerhundraåriga artificiella konstruktioner i naturmaterial som kan tjäna som vägledning i beständighetshänseende. Exempel är jorddammar, kanalbyggnader och invallningar.

En särställning intar åtgärder som innebär att föroreningarna fixeras kemiskt genom inblandning av stabiliseringsmaterial i den förorenade matrisen, eller i s.k. reaktiva barriärer. Denna typ av metoder bygger vanligtvis på att föroreningar fast-läggs i en kemisk form, eller adsorberas, och som ger en begränsad mobilitet. Dessa metoder kan vara effektiva men också känsliga för långsiktiga förändringar av de biogeokemiska förhållandena.

Kontrollerbarhet, åtkomlighet och reparerbarhet understryks särskilt i denna rapport när det gäller utformningen av tekniska åtgärder. Mot bakgrund av osäker-heten om framtida omgivningspåverkan i kombination med osäkerhet i tekniska funktioners beständighet, bör i samtliga efterbehandlingsfall dessa faktorer beaktas i utformningen.

Administrativa åtgärder

I så gott som alla områden, där föroreningar kvarlämnas, krävs någon form av administrativa skyddsåtgärder. I kombination med tekniska åtgärder kan admini-strativa åtgärder vara verkningsfulla och kostnadseffektiva för att nå önskat resultat i efterbehandlingen.

Exempel på administrativa åtgärder är restriktioner i grävning eller föreskrifter och anvisningar om placeringen av VA-ledningar i syfte att framtida läckor eller repa-rationer inte ska öka risken för exponering eller spridning av föroreningarna.

En central fråga är om och hur administrativa åtgärder kan göras tillängliga och beständiga. I rapporten diskuteras fyra administrativa verktyg; miljöriskområden, regionala och lokala databaser, fastighetsregistret och detaljplaner. Av dessa verk-tyg är det endast miljöriskområden som med dagens regelverk kan sägas uppfylla kraven på beständighet.

Inget område i Sverige är idag förklarat som miljöriskområde. Förklaringarna är många; man anser bland annat att processen är komplicerad och att den rätts-bindande verkan som ett beslut för med sig har psykologiska effekter (”döda om-råden” eller liknande). Miljöriskområden som administrativa verktyg borde dock kunna utvecklas i syfte att säkra efterbehandlingsåtgärders effekt på lång sikt. En förklaring om miljöriskområde medför också möjligheter att under lång tid fast-lägga markanvändningen, vilket kan vara till fördel i samhällets investeringar i t.ex. infrastruktur.

Övervakning, kontroll och korrigering

Den kvalitetssäkring som görs idag är i de flesta fall inriktad på sluttillståndet av en åtgärd och ska visa att fastställd funktion uppnåtts omedelbart efter utförandet och inom viss garantitid. Miljökontrollprogram, ofta baserade på effektmätningar (t.ex. halt i vatten eller i fisk) utförs därefter, av verksamhetsutövaren eller av samhället, i syfte att kontrollera att åtgärden fungerar som avsett. Effekterna är dock sällan kopplade till enskilda funktioner hos åtgärden, varför svårigheter uppstår om korri-geringar i åtgärden behöver göras till följd av utebliven eller liten effekt.

För att säkra efterbehandlingsåtgärders effekt över lång tid bör övervakning och kontroll också omfatta ”nyckelparametrar” i föroreningskällan, i omgivnings-förändringar och i tekniska konstruktioner som vid förändring får stor betydelse för exponeringen och spridningen. Viss, i förväg, fastställd dignitet på förändringarna bör aktivera en handlingsplan. I planen ska ingå korrigerande åtgärder som går ut på att kompensera eller mildra förändringens negativa effekt.

Dagens miljökontrollprogram fyller en viktig funktion men är till sin natur ”reaktiva” och går ut på att reparera redan uppkomna olägenheter eller skador. Önskvärt är att införa ett ”proaktivt” synsätt där kritiska processer och skeenden för oacceptabel exponering och spridning så långt som möjligt kartlagts redan från början och som kan aktiveras innan olägenheten eller skadan uppstått.

Deponering av avfall

Deponeringsförordningen föreskriver ingen direkt tidshorisont som ska ligga till grund för dimensioneringen av skyddsåtgärderna kring en deponi. Däremot anges sådana på vissa ställen i allmänt råd och i vägledningen till förordningen. I fallet med sluttäckning sägs i vägledningstexten att det ska framgå av underlaget hur länge som valda material är beständiga och om behov finns att i framtiden under-hålla, byta ut eller laga något skikt.

I praktiken konstrueras idag skyddsåtgärderna för deponier med syftet att material och konstruktioner ska vara beständiga över lång tid. Det finns dock uppenbara svagheter i konstruktionerna, bland annat gäller detta mäktigheten på sluttäck-ningen, som inte tillgodoser kravet på tjocklek för fri markanvändning. Avslutade deponier borde därför förses med administrativa restriktioner i detta avseende.

Slutsatsen kan dras att de skyddsåtgärder som idag vidtas kring en deponi inte är noterbart mer säkrade på lång sikt än de skyddsåtgärder som vidtas kring föro-renade områden.

Summary

This report is focused on long term issues concerning remediation measures in areas where contaminants to some extent still remain after remediation. Special attention is put on topics associated with aspects regarding the constancy or durability of “engineered” and administrative measures taken in order to secure the area.

The analysis of the study addresses effects of increased risk for exposure or increased mobility of the contaminants. Other effects, such as increased toxicity of the source of the contamination, have not been assessed.

Below, the head sections of the report, including brief conclusions, are presented.

The physical, chemical and biological processes of the source

of contamination

In a long time perspective, the uncertainty about changes of the surrounding con-ditions, and their impacts, affects the uncertainty of changed characteristics of the source more than the changes within the source itself. An essential aspect when choosing method of remediation is therefore to secure stable conditions for the source and also preferably to eliminate unfavourable future impacts from the surroundings, or at least, to reduce the risk of such impacts.

The time perspective

In many cases, long lasting remediation measures can be designed with confidence in a time perspective of hundred years, possibly a few hundred years. In a longer time perspective, the uncertainties regarding impacts on the source induced by changed external conditions will be so large that the functions of the measures should be questioned.

The physical properties of the source of contamination

The most important physical properties of the source for increased exposure or increased mobility are permeability for gas or fluids and the ability of the conta-minated volume to contain water. These properties can significantly be changed by e.g. slope failure, erosion, hydraulic failure, weathering and biodegradation.

Future sensitivity of exposed objects

Remediation measures taken with the purpose to avoid harmful consequences for such exposed objects (humans and environment) that are subjected to a future rise in sensitivity, have not been concluded in the project. The main reason for this is that there is no legal basis in Sweden to force anybody to take into account unfore-seeable future changes. This issue is therefore merely of theoretical concern.

The surroundings

In the figure below external changes are noted, which probably will lead to in-creased exposure or mobility of contaminants. The vertical axis shows increasing probability and the horizontal axis shows increasing harmful impact.

Arrows in the figure mark how remediation measures can reduce probability and harmfulness of impacts. In general, vertical arrows are related to administrative regulations (e.g. land use restrictions) and horizontal arrows to “engineered” measures. pro ability b Climate change Land uplift/ subsidence impact Boring Excavation Groundwater level Storm damage Frost Sabotage Earthquake

Plant and root penetration Animal Physical failure Fire Flooding

Unpleasant impacts caused by indicated changes in the surroundings and effects of measures (arrows)

“Engineered” remediation measures

There are few studies made concerning durability of structures and materials over long time periods (hundred of years). The need for such results can be compensated by studies of formations in nature or of still working artificial, ancient structures. However, when comparing them with remediation measures, it is important to make clear the working conditions for such natural formations and artificial structures. Completely other conditions can be at hand in a contaminated area.

In this section of the report, special attention has been put to the ability of con-trolling, reaching and restoring measures already taken. This is of vital interest since the uncertainty of future impact increases with time.

Administrative controls

Administrative precaution measures, of any type, are required for most remediated areas where contaminants remain. Combined administrative and “engineered” measures are efficient regarding costs and reduction of harmful impacts. One of the most important administrative measures in a remediated area is a restriction on land use.

Surveillance, monitoring and corrective actions

Today most surveillance programs are focused on effects on humans and environ-ment. In case of non-conformance, corrective actions are reactive in the sense that they are aimed to stop and “repair” inconveniences or damages already arisen. Introduction of a “proactive” approach is discussed in the report, where e.g. critical changes in the surroundings, which probably will trigger unacceptable exposure or mobility of contaminants, should be analysed and settled. Preventive actions can then take place in order to eliminate or reduce harmful impacts.

Landfills

Landfill design and associated protective measures are to a great extent governed by legislative regulations. The report discusses shortly protective measures for landfills and their durability over time. The conclusion is drawn that the protective measures for landfills taken today in Sweden is evidently not more durable in the long time perspective than protection measures currently taken for contaminated sites.

1 Projektets bakgrund och syfte

analysera behovet av och möjligheterna till att säkra efterbehandlingsåtgärders effekt över tiden genom att definiera betydelsefulla processer, faktorer och ske-enden rörande förutsättningar för, egenskaper hos samt kontroll och eventuella korrigeringar av tekniska och administrativa åtgärder.

Analysen avser påverkansförändringar i form av ökad exponering eller ökad spridning av föroreningarna från området. Någon värdering av övriga effekter, t.ex. ökad toxicitet, görs inte.

I många fall leder inte efterbehandlingsåtgärder till en fullständig borttagning av föroreningar i jord eller sediment, dvs. föroreningskällan elimineras inte helt. Anledningarna är flera; en nödvändig riskreduktion kräver inte alltid eliminering av föroreningskällan utan kan klaras med att t.ex. bygga en eller flera barriärer på platsen. Andra anledningar är att massor med måttliga föroreningshalter kvar-lämnas för att de inte bedöms utgöra någon risk vid rådande markanvändning eller att föroreningarna förekommer i rasbenägna eller skredfarliga områden där bort-tagningen i sig innebär så stora risker att någon form av käll-, transport- eller skyddsobjektbarriär är att föredra. Vidare blir en eliminering av föroreningskällan ibland så kostsam att den inte bedöms rimlig eller skälig i förhållande till riskerna och hur dessa kan begränsas med andra åtgärder på platsen.

I ett efterbehandlingsprojekt ska riskanalysens och riskbedömningens slutsatser omvandlas till konkreta åtgärder baserade på fastställda åtgärdsmål. Åtgärderna förses med funktionskrav och kravspecifikationer som omfattar föreskrifter om hur åtgärderna ska genomföras samt hur målen, kraven och specifikationerna ska säkras. Ofta föreslås alternativa åtgärder med olika omfattning och ambitionsnivå som tillgodoser åtgärdsmålen. I riskvärderingen görs sedan en avvägning mellan kostnaden för åtgärderna vid olika ambitionsnivå, kvarstående risker och påverkan på andra intressen varefter ett beslut tas om vilka åtgärder som ska genomföras.

Utöver tekniska åtgärder krävs i så gott som alla fall där föroreningar kvar-lämnas också administrativa åtgärder. De administrativa åtgärderna kan utgöras av restriktioner i någon form, t.ex. för markanvändningen, men också av informa-tionsaktiviteter etc. I denna rapport avses med begreppet åtgärd både tekniska och administrativa åtgärder.

En fråga som hittills inte utretts tillfredsställande är hur länge respektive åtgärd ska vara beständig över tiden och vilken tidshorisont som är rimlig att betrakta. Det finns därför behov av att utreda vilka aspekter och vilka analyser som ska föregå beslut om åtgärder i syfte att säkra åtgärdernas effekt på lång sikt.

Projektet har som syfte att, med avseende på efterbehandlingsåtgärders be-ständighet över tiden, upprätta ett förslag till vad man bör analysera och hantera avseende:

• Förutsättningar som ligger till grund för åtgärder och som rör förorenings-källan, omgivningen och skyddsobjektet/skyddsobjekten

• Tekniska åtgärder • Administrativa åtgärder

• Övervakning och kontroll av åtgärder och förutsättningar samt möjlighet till korrigering av åtgärderna

2 Metod och genomförande

Projektet har organiserats i en arbetsgrupp och en referensgrupp. Arbetsgruppens medlemmar har varit:

o Bo Carlsson (Envipro, projektledare) o Pär Elander (Envipro)

o Tom Lundgren (Envipro)

o Bo Svensson (Linköpings universitet) o Per Östlund (Envipro)

Referensgruppens medlemmar har varit:

o Per Gullbring (Länsstyrelsen i Hallands län)

o Mikael Hägglöf (Fröberg & Lundholm Advokatbyrå) o Gunnar Karlsson (Tidigare Swedish Tissue, numera

GK-resurs/Envipro)

I arbetsgruppen för projektet har uppgifter fördelats i följande delarbetsuppgifter: • Förutsättningar som ligger till grund för åtgärder och som rör

föro-reningskällan, omgivningen och skyddsobjektet/skyddsobjekten under följande rubriker:

a) Föroreningskällans biologiska, kemiska och biogeokemiska processer b) Föroreningskällans fysikaliska processer

b) Omgivningen c) Skyddsobjekten • Tekniska åtgärder • Administrativa åtgärder

• Övervakning och kontroll av åtgärder och förutsättningar samt möjlighet till korrigering av åtgärderna

Arbetsgruppens medlemmar har inom sina respektive specialområden utarbetat förslag till de mest betydande processerna, faktorerna och skeendena som bör beaktas i ett efterbehandlingsprojekt. Det har även preciserats under vilka be-tingelser dessa processer, faktorer och skeenden uppträder. Uppmaningen har varit att hålla sig till de generella förlopp som bör beaktas i ett långt tidsperspektiv med avseende på föroreningens exponering och spridning. Exempel är processer som medför ökad biotillgänglighet, ökad löslighet och ökad flyktighet av föroreningen.

Arbetsgruppens medlemmar har deltagit i ett betydande antal efterbehandlings-projekt med särskild inriktning på åtgärdsutredningar och efterbehandlings-projekteringar. Dessa efterbehandlingsprojekt har i huvudsak varit arbetsgruppens referenser vid dis-kussioner och framtagning av innehållet i rapporten. Att explicit ta upp och disku-tera efterbehandlingsprojekten i rapporten har inte visat sig vara lämpligt.

Förutom den diskussion som förts inom arbetsgruppen har mötena med referensgruppen varit betydelsefulla för projektet. Arbetsgruppen riktar därför ett stort tack till Per Gullbring, Mikael Hägglöf, Gunnar Karlsson samt inte minst Naturvårdsverkets kontaktperson, Tommy Hammar, som också deltagit vid några möten.

Rapporten är sammanställd, bearbetad och redigerad av Bo Carlsson. Gransk-ning av materialet avseende de juridiska frågorna har gjorts av Mikael Hägglöf, som dock inte ansvarar för texten. Lisa Ledskog, Envipro, har bidragit med värde-full information kring administrativa åtgärder.

3 Föroreningskällans fysikaliska,

kemiska och biologiska

pro-cesser

3.1 Allmänt

Den förorening som lämnas kvar i området, föroreningskällan, och dess utveckling över tiden är central för föroreningens exponering och spridning. Nedan beskrivs processer i föroreningskällan som bör beaktas vid val av åtgärder i ett förorenat område. Resonemanget kring processerna kan appliceras såväl på föroreningar som lämnas kvar utan att åtgärder vidtas på grund av att de biogeokemiska faktorer som styr spridning och exponering bedöms som tillräckligt gynnsamma, liksom på för-hållanden som nåtts genom stabilisering/kemisk fixering av föroreningarna på platsen där man överför föroreningen till en mindre spridningsbenägen förekomst-form. I båda fallen förlitar man sig på att de biogeokemiska förhållandena är ut-hålliga i tiden.

För att långsiktigt säkerställa efterbehandlingen av ett område bör, generellt sett, föroreningen inte påverkas fysiskt, inte heller tillåtas att omvandlas eller fri-sättas. I ett energiperspektiv bör man sträva efter att hålla materialet på låga energinivåer, dvs. inte tillföra rörelseenergi eller kemiskt bunden energi. Energi är drivkraften för kemiska processer och omvandlad till värme eller rörelse lämnar energin systemet, vilket innebär att den bundna energin är lägre efter en kemisk reaktion än före, förutsatt att energi inte tillförs.

3.2 Icke organiska föroreningar

Förenklat kan de processer som i stor skala enbart omfördelar det förorenade jord- eller sedimentmaterialet kallas för fysikaliska medan de processer som både om-fördelar och omvandlar själva föroreningarna kallas kemiska.

Vatten har en central betydelse genom sina eroderande, syresättande och trans-porterande egenskaper. Nedan diskuteras de huvudsakliga processer som reglerar koncentrationen av metaller i vatten.

Kemisk jämvikt, adsorption, toxicitet m.m., av ett visst ämne påverkas starkt av den kemiska form som ämnet förekommer i. Lösligheten av många metaller styrs av inte bara pH och redoxmiljön utan även av närvaron av andra lösta komponenter i vattnet som t.ex. karbonat, fosfat eller organiska komponenter. Löslighet i sig kan vara ett vagt begrepp om man beaktar komplexbildning, i synnerhet organiska komplex som jämfört med enkla oorganiska komplex kan vara mycket stora, så stora att de börjar närma sig partiklar. I praktiken definieras därför ofta en lösning som den vätska som kan passera genom ett 0,45 μm filter.

Den enklaste processen som reglerar halten av ett ämne i lösning är jämvikt mellan det lösta ämnet och ämnet i fast fas, där jämviktskoncentrationen teoretiskt kan ses som den högsta möjliga koncentrationen i lösning. I praktiken är dock

halterna av metaller i naturliga vatten avsevärt lägre. Den främsta förklaringen är att metallerna adsorberas till ytor och/eller att den lösta metallen förekommer i ett annat oxidationstal än i den fasta fasen.

Vissa metaller är i praktiken olösliga i en naturlig oxiderande miljö, t.ex. järn, medan andra är olösliga i en reducerande miljö, t.ex. uran. I närvaro av reducerat svavel bildar många metaller metallsulfider som är stabila och i princip olösliga så länge miljön i deras omgivning är kemiskt reducerad.

Adsorption av metaller till ytor beskrivs ofta med en linjär fördelningskoeffi-cient, Kd, genom ekvationen:

mads = Kd · mlsn

där mads är koncentrationen av det aktuella ämnet som är adsorberat till den fasta ytan/fasen och mlsn är koncentrationen av det aktuella ämnet i lösning. Ett Kd -värde är i princip unikt för varje kombination av ämne, lösning och fast fas, vilket gör det tveksamt att tillämpa fördelningskoefficienter från ett system i ett annat.

Oxider och silikater, dvs. huvudinnehållet i vanligt jordmaterial, har antingen negativt eller positivt laddade ytor beroende på pH i dess omgivning. Exempelvis så faller löst järn i en oxiderande (syresatt) lösning ut som FeO(OH), vilket har stor förmåga att binda andra metaller (katjoner, t.ex. bly, koppar, zink, kadmium) på dess yta. Förmågan är så stor att den används som fällningskemikalie i reningsverk. Emellertid, om pH sjunker under 6-7 i en lösning med FeO(OH) frisätts metaller bundna till dess yta. Det omvända gäller för adsorption av metaller som före-kommer som anjoner, dvs. negativt laddade joner, t.ex. arsenik och selen, vilka konkurrerar med OH-grupper om bindningsställena på mineralytor.

Olika funktionella (mindre del av en molekyl som på ett avgörande sätt på-verkar molekylens egenskaper) grupper i organiskt material bildar olika starka komplex med metaller. Det organiska och i de flesta fall naturligt bildade mate-rialet innehåller en rad olika funktionella grupper, varav vissa har förmågan att binda metaller och därigenom behålla dem i lösning. Som exempel på sådana funk-tionella grupper kan nämnas karboxylsyror, fenolgrupper och aminogrupper. En typ av starka komplex mellan metaller och organiska ämnen kan bildas om den organiska molekylen har två eller flera ändar med metallbindande förmåga och brukar kallas chelat. Oxalsyra är ett exempel på ett ämne som kan chelera metaller.

Metallers komplexbildning till organiskt material har även en påverkan på deras toxicitet. Flera metaller, t ex aluminium och koppar, är avsevärt mindre toxiska än deras fria joner eller hydroxylkomplex.

Mikrobiella processer

Utöver sin transporterande och eroderande förmåga utgör vatten en förutsättning för biologiska processer. I nära nog alla miljöer, även i ett efterbehandlat material, är mikroorganismer närvarande. Mikroorganismer, t.ex. bakterier, svampar och alger, är involverade i processer där energi omsätts och där ämnen omvandlas. När energi från solen eller kemiskt bunden energi i organiskt eller oorganiskt material

frigörs, genom mikrobiella processer, äger olika förändringar rum, t ex, syre för-brukas, pH sänks, material omvandlas eller bryts ner.

Under kontrollerade förhållanden kan mikrobiella processer vara önskvärda, och tillhandahåller ytor och/eller funktionella grupper till vilka föroreningar kan bindas. Exempelvis är sulfidmalmer bildade i syrefria miljöer med ”aktiva” sulfat-reducerande bakterier. Omvänt vittrar metallsulfider snabbt i närvaro av syre. I andra situationer kan mikrobiella processer vara oönskade.

En process som fått stor uppmärksamhet är metylering av kvicksilver i närvaro av bakterier i en syrefattig miljö eftersom den metylerade formen är avsevärt mer toxisk än den ”oorganiska” formen och dessutom fettlöslig varför den ackumuleras i biologiska system. Även andra metaller och metalloider har potential att

metyleras med förändrade bindningsegenskaper och toxicitet som följd, t.ex. tenn, antimon, arsenik, bly, selen, tellur, vismut och tallium.

Tidsaspekten

Ser man till omvandlingshastigheten i icke organiska föroreningar är tre tids-perspektiv intressanta att betrakta:

• momentana processer • ca 10 år

• 100 år och längre

Exempel på momentana processer får man vid grävning i föroreningskällan, vilket medför att föroreningen exponeras för syre och eventuellt också vatten. Ett annat exempel är plötslig höjning av vattennivån i föroreningskällan där ytor som tidi-gare varit mer eller mindre torra blir vattenmättade. De kemiska och biologiska system som störningarna påverkar kommer att anpassas snabbt, sannolikt inom timmar, dagar eller möjligen månader. Mikroorganismer har vanligen en genera-tionstid om timmar eller dagar, vilket innebär att en anpassning till nya miljöer går fort.

Exempel på omvandlingsprocesser i tioårsperspektivet är tillgången till en extern källa av elektronacceptorer som förbrukas efterhand, sänkning av pH och fermentering av organiskt material. Med vilken hastighet föroreningskällan om-vandlas blir i hög grad beroende av tillgången på förändringssubstanser samt för-ändringar i föroreningskällans omgivning. Sammantaget bör förför-ändringar i föro-reningskällan i tioårsperspektivet kunna prognosticeras, givet att förändrings-processerna är identifierade och omgivningsförhållandena är kartlagda.

I hundraårsperspektivet dominerar storskaliga förändringar som på olika sätt påverkar föroreningskällan, t.ex. landhöjning och växthuseffekt. Osäkerheten är där betydligt större gällande förändringarnas art och omfattning, dock förändras principiellt inte de grundläggande omvandlingsprocesserna i föroreningskällan.

En genomtänkt efterbehandlingsåtgärd ska beakta och anpassas efter förutsätt-ningarna över den tid åtgärden ska fungera. Både naturliga processer och mänsklig aktivitet kan ändra förutsättningarna, tillföra ett transportmedium eller energi och

möjliggöra att bunden energi omsätts. Generellt kan man förvänta sig de minsta förändringarna i torra miljöer där energi inte tillåts bli omsatt.

Förutom att kartlägga omedelbara och uppenbara förändringar t.ex. till följd av en barriäråtgärd, bör möjliga scenarier i ett efterbehandlat område analyseras där förutsättningarna för upplösning, transport och fastläggning av föroreningar klarläggs.

3.3 Organiska föroreningar

Kontakt med vatten och transport i vatten är oftast orsaken till ökad spridning av organiska markföroreningar. Föroreningarna kan transporteras som gaser genom förångning, som vätskor och som lösta ämnen eller associerade till partiklar i vatten.

Fysikalisk-kemisk miljö

På liknande sätt som metaller påverkas av organiska föreningar och av den fysi-kaliska och kemiska miljön de befinner sig i, bestämmer laddningsförhållandena lösligheten av organiska föroreningar i markvattnet. Beroende på strukturen hos föroreningen kommer dess elektriska laddning till olika uttryck i föroreningens hydrofoba respektive hydrofila egenskaper. Detta avgör även föroreningens be-nägenhet till komplexbindning till andra föreningar och dess adsorbtion till partikelytor i markmatrisens fasta och flytande faser. Egenskaperna beskrivs och kvantifieras ofta genom att ange föroreningarnas fördelning i oktanol och vatten (Koc). Förekomsten av komplexerande metaller utgör en specifik faktor i detta sammanhang.

Faktorerna ovan kan påverka toxiciteten hos själva substansens, men också hur toxiciteten kommer till uttryck. Det senare ingår i bedömningen för den potentiella risk som föroreningen utgör i en markföroreningssituation och vid förändringar i denna.

Mikrobiell nedbrytning

Utöver att mikroorganismer påverkar den fysikalisk-kemiska miljön är deras möjlighet att transformera och bryta ned organiska föreningar en viktig process. Förutsättningarna för att dessa processer ska kunna ske är beroende av föro-reningens kemiska struktur, redoxförhållande, temperatur, vattenhalt, pH, närings-ämnestillgång m.m. Organismerna som sådana och som ”förna” är partiklar, som fungerar som absorbenter, dvs. de ingår i den pool av partiklar som kan vara transportmedium i markvätska eller i form av damm.

Tillgängligheten för nedbrytning av föroreningen i markmatrisen är kopplad till vattenlösligheten, som också ofta väl beskriver adsorptionsbenägenheten och bestämmer föreningens koncentration i markvätskan. Porer som är så små att en mikrobiell kolonisering är omöjlig innebär hinder för nedbrytningen. Omsättningen av substansen styrs då av diffusionen av den organiska föreningen ut ur aggregatet som omsluter poren. Redoxförhållandena är ibland avgörande för om en förorening kommer att brytas ned eller inte. Oxiderade substanser kräver ibland reducerade

förhållanden för att brytas ned, medan andra kräver närvaro av syre och oxiderande förhållanden för att kunna attackeras primärt och därefter brytas ned. Exempel på det första fallet är klorerade etener (tetrakloreten etc), medan många aromater kräver att syre finns med vid en första enzymatisk attack för att dessa ska kunna brytas ned.

Benägenheten för en mikroorganism att bryta ned en förening är kopplad till dess inneboende drift att vilja växa. Föroreningen måste föreligga i en koncen-tration (tröskelvärde), som ger en tillräcklig signal för att initiera de extra- och intracellulära system som krävs för att en nedbrytning ska komma till stånd. Adaptationsförmågan hos enskilda organismer eller genuppsättningen hos en population av mikroorganismer i mark ger ofta förutsättningar för en nedbrytning av en förorening givet att övriga näringsförhållanden är gynnsamma.

Nedbrytningen kan ske i olika utsträckning och innebära att metaboliter an-samlas temporärt eller blir slutprodukt, medan en fullständig nedbrytning sker i andra fall (mineralisering). Transformationer kan också ske genom att en föro-rening omsätts som en sidoeffekt av att andra föföro-reningar utnyttjas för tillväxt (co-metabolism). Den resulterande produkten och/eller temporära metaboliten kan i sig ha en större toxicitet än modersubstansen eller innebära en ökad risk genom att den är mer vattenlöslig och därmed lättare når människor och andra organismer.

Av beskrivningen ovan förstås att egenskaperna hos en organisk förening i en föroreningskällas perspektiv kan variera avsevärt beroende på de lokala förutsätt-ningarna. De mest betydelsefulla förändringarna är sannolikt de som påverkar syre-tillgången (redox) och vattenlösligheten, eftersom de påverkar möjligheterna för transport och tillgänglighet för mikrobiell nedbrytning. Detta har demonstrerats i många studier gällande spridning av organiska föroreningar från framför allt punktkällor via grundvatten. Plymernas utbredning medför ofta en redoxgradient med lägst redox vid källan och hög i periferin. Denna fördelning beror på att syre inte hinner diffundera in till källområdet på grund av den mikrobiella konsum-tionen kopplad till nedbrytningen av föroreningen.

Tidsperspektivet

Över tiden förändras föroreningskällan genom mikrobiologiska transformationer, som i många fall leder till en fullständig nedbrytning. Hastigheten beror på till-gången på näringsämnen och bestäms till stor del av markens syrehalt. Den senare bestäms av diffusionen från luft i kombination med syrekonsumtionen hos mikro-organismer och rötter. Diffusionen påverkas starkt av vattensituationen; den är mer än 10 000 gånger större i gasfas än i vatten. Transporten av syre blir begränsad vid förekomst av vatten i jord, eftersom markens porer då, delvis eller helt, är fyllda med vatten. Syrekonsumtionen hos mikroorganismerna är kopplad till tillgången på organiskt material, varför en organogen jord oftast är mer reducerad än en

minerogen jord (låg mullhalt).

Syret har två funktioner vid nedbrytning; att vara elektronacceptor för mikro-organismers andning och som oxidationsmedel vid primär attack på organiskt material. Den första innebär att mikroorganismer kan utnyttja energin i det organiska materialet mer effektivt än vid anoxi. Den andra funktionen innebär att

många organiska föreningar omvandlas och kan utnyttjas som kol- och energikälla. Resultatet blir att sådana föreningar är inerta i syrefri miljö eller åtminstone kräver en lång tid för nedbrytning. Nedbrytningen engagerar fler organismer som ska dela på en (relativt den oxiska situationen) liten energimängd.

I tabell 1 visas halveringstiden för BTEX och PAH i jord respektive grundvat-ten som en funktion av mikrobiell nedbrytning. Av tabellen framgår att skillnaden i nedbrytningshastighet varierar stort för dessa föreningar. Halveringstiden är längre i grundvatten, vilket beror på lägre syrediffusion och sannolikt också lägre närings-ämnestillgång och därmed sämre förutsättning för mikrobiell tillväxt.

Tabell 1 ger en indikation om tidsaspekterna för persistens hos organiska föreningar i mark-grundvatten; halveringstider från några dagar till över tio år. I en anoxisk miljö är halveringstiden sannolikt mycket längre för dessa substanser.

Tabell 1. Exempel på mikrobiell nedbrytning av BTEX- och PAH-substanser i jord och grund vatten uttryckt som halveringstid i dagar. (Modifierad efter Morrison, 1999).

Substans Jord Grundvatten

Bensen 5-16 10-720 Toluen 4-22 7-28 Etylbensen 3-10 6-228 Xylene 7-28 14-360 Acenaften 12-102 25-204 Antracen 50-460 100-920 Bensopyren 60-530 110-1060 Krysen 370-1000 740-2000 Naftalen 17-48 1-260 Fenantren 16-200 32-400 Pyren 210-1900 420-3800

En annan grupp av organiska föroreningar fungerar som elektronacceptorer, dvs. vissa bakterier kan andas med dessa substanser. Det är främst klorerade organiska föreningar som kan utnyttjas. För denna transformation krävs tillgång på en energi-källa, dvs. någon ytterligare organisk förening eller t.ex. vätgas. Metabolismen kallas reduktiv dehalogenering och har visats ske för ett antal klorerade föro-reningar där främst de klorerade alifatiska lösningsmedlen är i fokus. Syre

konkurrerar i denna funktion genom att mikroorganismerna får ut mer energi genom att andas med syre. Detta medför att en syrefri miljö gynnar transforma-tionen och en eventuell total nedbrytning av halogenerade substanser. På samma sätt som vid andra nedbrytningsförlopp med växande mikroorganismer påverkar näringstillgången förloppet.

Av ovanstående förstås att tillgången på syre är ytterst betydelsefull för regleringen av nedbrytningsförloppen i organiska föroreningar, där alltså vissa nedbrytningsprocesser gynnas av en syrefri miljö.

Kvaliteten hos det vatten som tillförs via ökad nederbörd eller ökat inflöde av grund- eller ytvatten kan på flera sätt kan påverka föroreningskällan. Som framgår av diskussionen ovan är tillgången på näringsämnen och organiskt material som energi- och kolkälla betydelsefull för mikrobiella transformationer av förorening-arna. Tillförsel av elektronacceptorer i form t ex järn- mangan, kväve- och svavel-oxider medför relativt effektiva energiutnyttjanden trots att en anoxisk miljö upp-står. Tillförsel av energikälla via organiska komponenter i vattnet ökar sannolik-heten för omsättning via reduktiv dehalogenering. Näringsämnen i allmänhet stimulerar den mikrobiella aktiviteten. Innehållet i det vatten som tillförs är därför avgörande för föroreningskällans utveckling.

Förutsägelser av utlakning av näringsämnen, elektronacceptorer och organiskt material på dess väg till ett förorenat område är därför betydelsefullt att beakta i ett längre tidsperspektiv. Klimatförändringar och högre intensiteter vid enstaka neder-bördstillfällen utgör kritiska faktorer. Bräddning av reningsverk i samband med översvämning kan ge liknande effekter.

Att behålla acceptabla förhållanden för organiska föroreningar i en föro-reningskälla under långa tidsrymder är således till största delen en fråga om att ta hänsyn till och styra eventuella förändringar i vattnet i det område där föroreningen finns. Detta innebär också att en riskbedömning bör övervägas som tar in andra framtida aspekter än vad som i allmänhet ingår idag.

Exempel på påverkan på föroreningskällan

Störning på skyddsskikt eller andra barriärer med konsekvensen att förändrade fysikaliska och kemiska förhållanden uppstår, kan innebära en ökad rörlighet av organiska föroreningar och påverka deras omvandling. Barriärstörningen kan inne-bära ett utflöde av vatten med en oönskad upptorkning av ett vattenmättat område. Intrång av vatten kan medföra en ökad transport av lösta föroreningar eller av föro-reningar adsorberade till partiklar. I fall där man bedömt att en förorening kan lämnas för remediering in situ förändras sannolikt förutsättningarna radikalt för denna. Det sistnämnda gäller förmodligen också vid upptorkning. Både flöden och mikrobiell aktivitet kommer att förändras under dessa förhållanden. Ändrade grundvattenförhållanden i ett förorenat område får motsvarande konsekvenser.

Vid ett varmare klimat kommer marktemperaturens medeltemperatur att öka. Vid samma vattenförhållanden innebär detta att hastigheten för fasövergångar, jämviktsutbyten och mikrobiella transformationer ökar. Följden skulle kunna bli att mängden tillgänglig förorening i matrisen ökar och därmed även risken för läckage. Detta kan kompenseras av att den mikrobiella nedbrytningen ökar. I den mån en

mer toxisk substans är resultatet av den mikrobiella transformationen skulle även denna kunna öka. Med kopplade reaktioner kan kinetiken både förstärka och dämpa transformationerna.

När en förorening åtgärdats, eller bedömts kunna lämnas utan åtgärd, har föro-reningskällans egenskaper vanligtvis ansetts vara av sådan art att den inte ger upp-hov till fara för människors hälsa eller miljön. Förutsättningarna baseras oftast på de nu rådande förhållandena, dvs. föroreningskällans status och framför allt mark-förhållandena och de hydrologiska mark-förhållandena. Långsiktiga förändringar eller mer akuta katastrofsituationer som en följd av föroreningskällans förändringar beaktas sällan.

Ett relativt vanligt fall är ändrade vattenflöden i ett sanerat område. En sådan ändring kan få stor betydelse för ett område där åtgärderna baserats på att en föro-reningsplym är begränsad i utbredning över tiden. Minskad vattentillgång på grund av upptorkning skulle t.ex. kunna innebära att en beräknad nedbrytning av ett klorerat lösningsmedel inte sker och att en migration av föreningen kan ske till områden som inte ingått i spridningsförutsägelserna. Sannolikt blir denna transport långsammare men skulle på lång sikt kunna nå känsliga områden. Ett ytterligare scenario är att övergången till oxiska förhållanden medför att organiskt material i jorden, vartill klorerade lösningsmedel och deras nedbrytningsprodukter är adsorberade, bryts ned. Detta skulle ge en ökad styrka hos föroreningskällan. Primärt skulle antagligen lokala anaeroba nischer skapas vid nedbrytningen, där en tillfälligt ökad transformation skulle äga rum med en ansamling av produkter med lägre halogent innehåll.

Det som ovan generellt beskrivits och relaterats till den fysikalisk-kemiska miljön samt den mikrobiella nedbrytningen kännetecknas av processer som ändrar organiska ämnens transport- och nedbrytningsbenägenhet. Detta medför i sin tur en annan risk vid omgivningsförändringar. Transformationer av de organiska föro-reningarna till intermediära eller långvariga tillstånd av större toxicitet än moder-föreningen är här viktiga att beakta.

De förändringsprocesser som över tiden är betingade enbart av förhållandena i själva källan, utan påverkan från omgivningen, bör i de flesta fall kunna förutses och kalkyleras avseende utfall och hastighet. Därutöver bör, om omgivningsförhållandena är kända, en prognos kunna upprättas även för yttre påverkan. Osäkerheten ökar emellertid i prognosen i ett långt tidsperspektiv, eftersom omgivningsförändringarna blir mer osäkra med tiden. Följaktligen är det osäkerheten i omgivningens förändring som dominerar osäkerheten i föroreningsskällans ändrade egenskaper. En väsentlig aspekt på val av efterbehandlingsåtgärd är därför att skapa stabila betingelser för föroreningskällan och att helst eliminera ogynnsam framtida omgivningspåverkan eller i vart fall att reducera risken för sådan påverkan.

Processer som dominerar förändringar i organiska föroreningars egenskaper, relaterade till exponerbarhet och spridning, är förbundna med föroreningarnas ladd-ningsförhållanden och den mikrobiella nedbrytningen. Laddladd-ningsförhållandena är i sin tur beroende av föroreningens struktur och kommer till uttryck i föroreningens hydro-foba och hydrofila egenskaper. För den mikrobiella nedbrytningen är sannolikt redox, främst i form av syretillgången, och vattenlösligheten av störst betydelse. Vattenlös-ligheten, som också väl beskriver adsorptionsbenägenheten till partiklar, bestämmer också föroreningens koncentration i markvattnet, vilken är av betydelse eftersom tröskeleffekter finns. Andra betydande faktorer är temperatur, vattenhalt, pH och till-gång till näringsämnen.

Processer som dominerar förändringar i oorganiska föroreningars egenskaper, relaterade till exponerbarhet och spridning, är pH, redox och starkt komplexbildande organiska ämnen samt mikrobiella processer som förbrukar syre, sänker pH eller om-vandlar föroreningsämnena.

Vatten har en central roll i en föroreningskällas förändring. Förenklat kan man säga att ju torrare en föroreningskälla är desto sämre förutsättningar finns för för-ändringar. Ofta medför dessutom högre vattenomsättning i källan större förutsättning för förändringar genom att externt vatten kan föra in substanser som startar nya eller påskyndar befintliga förändringsprocesser.

En föroreningskällas egenskaper med avseende på dess spridningsbenägenhet domineras av respektive förorenings löslighet i vatten och flyktighet i luft. Vilka fak-torer som styr dessa egenskapers förändring är därför centrala att kartlägga. För den del av föroreningen som inte är löslig krävs för spridning en fysisk omfördelning av materialet, t.ex. via erosion. Spridningen äger då rum via suspenderat material i vatten eller via damm i luft, ett förhållande som oftast går att eliminera med relativt enkla skyddsåtgärder.

4 Tidsperspektivet

De tekniska och administrativa lösningar som tas fram i efterbehandlingssamman-hang är behäftade med osäkerheter gällande deras funktion på lång sikt, varvid osäkerheten ökar med tiden. På frågan ”Osäkerhet i vilket avseende?” diskuterar detta projekt osäkerheterna avseende riskerna för att exponering och spridning av kvarlämnade föroreningar ska öka med tiden. Osäkerheterna som tas upp är in-delade enligt följande:

• föroreningskällans utveckling,

• omgivningens förändring och skyddsobjektens förändring över tiden samt

• skyddskonstruktionernas beständighet.

I en del sammanhang hörs uttalandet att åtgärden ska vara ”evig” och fungera utan övervakning och kontroll. Den ”eviga åtgärden” är i praktiken ouppnåelig, speciellt för konstruktören, som i sina beräkningar måste fastställa belastningsförutsätt-ningarna och dimensionera åtgärden. Utgångspunkten om en ”evig åtgärd” har motiverats med att man inte med visshet kan säga att samhället i framtiden kommer att ha kontroll över information och styrmedel som reglerar mark och vatten. I detta projekt förutsätts att samhället kan vidmakthålla sådan information och sådana styrmedel.

Utgångspunkten att det framtida samhället kan upprätthålla information och styrmedel över mark och vatten leder till två sätt att lösa efterbehandlingsåtgärden. Det ena sättet är att åtgärden dimensioneras i ett tidsperspektiv som bestäms, dvs. åtgärden är uttalat tidsbegränsad, och där åtgärden efter denna tid förutsätts komma att ersättas eller kompletteras. Detta sätt kan vara tillämpligt vid t.ex. förekomst av organiska föroreningar som efterhand bryts ned eller där den acceptabla resthalten styrs av den rådande exponeringssituationen. Vidare ligger ibland föroreningen under byggnader som inte kan tas bort vid efterbehandlingstillfället utan först vid ett senare tillfälle. Det andra sättet är att åtgärden dimensioneras i ett långt tids-perspektiv med övervakning och kontroll samt program för korrigering av åtgärden i det fall denna inte fungerar tillräckligt väl, eller om någon annan omständighet ändras så att korrigering av åtgärden måste ske.

Som framgår av avsnitt 3 är utvecklingen av föroreningskällans egenskaper praktiskt taget helt beroende av omgivningens påverkan på respektive förorening. Svårigheten att förutse framtida förändringar i omgivningen i kombination med beständigheten hos åtgärder bedöms innebära att längre tid än hundra år, möjligen några hundra år, i de flesta fall är föga givande att försöka förutse. Osäkerheten i prognosen för spridning och exponering blir i ett längre tidsperspektiv för stor för att kunna ligga till grund för efterbehandlingsåtgärders dimensionering.

Svårigheten att förutsäga markföroreningarnas exponering och spridning på lång sikt hindrar dock inte att ”långtidslösningar” ska eftersträvas, såvida inte kompletterande framtida saneringar planeras i ett förorenat område. I samtliga fall

är det dock viktigt att beakta kontrollerbarhet, åtkomlighet och reparerbarhet, se avsnitt 8.

Det är i praktiken inte möjligt att dimensionera en efterbehandlingsåtgärd med en funktion över ”evig tid”. Tiden måste antingen begränsas och åtgärden ersättas alter-nativt en ”långtidsåtgärd” skapas som övervakas och justeras eller ersätts vid behov. Dimensioneringen av en ”långtidsåtgärd” kan sannolikt i många fall göras trovärdig i ett hundraårsperspektiv, möjligen i några hundra år. I ett längre tidsperspektiv blir osäkerheterna i omgivningens påverkan, på såväl föroreningskällan som på åtgärden, så stora att funktionen bör ifrågasättas.

5 Föroreningskällans fysikaliska

egenskaper

De fysikaliska egenskaperna hos föroreningskällan är främst förknippade med den struktur och det material som föroreningen förekommer i. Egenskaper som är vik-tiga att kartlägga är:

• Materialsammansättningen (mineralpartiklar, organiskt material, inslag av avfallsprodukter m.m.)

• Struktur och textur (kornform, kornfördelning, densitet, vattenkvot, porositet etc.)

• Hydraulisk konduktivitet (permeabilitet) • Kapillaritet

• Deformationsegenskaper (sättningsbenägenhet) • Hållfasthet

I de fall föroreningen förekommer i jordmaterial finns väletablerade under-sökningsmetoder i fält- och på laboratoriet för att karaktärisera de fysikaliska egenskaperna.

Om avfall eller restprodukter utgör väsentligt innehåll i källan behöver ”vanliga jordundersökningsmetoder” kompletteras med andra undersökningar som kan på-verka de fysikaliska egenskaperna, t.ex. nedbrytning, materialförluster vid vatten-genomströmning, cementerande eller självhärdande egenskaper etc.

Exponeringsvägar som beaktas vid riskbedömning av förorenade områden enligt Naturvårdsverkets är: För hälsorisker • Intag av jord • Hudkontakt • Inandning av damm • Inandning av ångor • Intag av grönsaker • Intag av grundvatten • Intag av fisk För miljörisker

• Direktexponering (effekter på marklevande organismer inom området) • Spridning till ytvatten (effekter på akvatiska organismer i recipienten) Flertalet av exponeringsvägarna är på något sätt beroende av föroreningskällans fysikaliska egenskaper, direkt eller indirekt.

De två första exponeringsvägarna, intag av jord och hudkontakt, kräver i princip inte medverkan av några fysikaliska egenskaper utan är huvudsakligen beroende av skyddsobjektets (människors) beteende. Dock påverkas risken i viss

utsträckning av kornstorleksfördelning. Den tredje exponeringsvägen, inandning av damm, är beroende av vindspridning (damning) som varierar med jordens korn-storleksfördelning och vatteninnehåll (stora korn och våta jordar dammar mindre). Den fjärde exponeringsvägen, inandning av ångor är beroende av, förutom föro-reningens ångtryck, jordens porositet och vattenmättnadsgrad.

Såväl exponeringsvägarna intag av grundvatten och intag av fisk som effekter på akvatiska organismer är funktioner av hur föroreningarna transporteras via vatten och beror således på jordegenskaper som hydraulisk konduktivitet och poro-sitet samt av omgivningsförhållanden som hydrauliska gradienter och utspädnings-förhållanden.

Exponeringsvägarna intag av grönsaker och effekter på marklevande organ-ismer kan indirekt påverkas av föroreningskällans permeabilitet och vattenhållande förmåga (kapillaritet) genom att rottrådar och markorganismer söker sig till föro-reningskällans (förorenade) porvatten eller genom att förorenat grund- eller ytvatten används för bevattning av grödor.

När åtgärder vidtas som innebär att föroreningar kvarlämnas inom ett område skyddade av (fysikaliska) barriärer förlitar man sig på de fysikaliska egenskaperna hos dessa barriärer snarare än föroreningskällans fysikaliska egenskaper. De vanligaste barriärerna bygger på att föroreningens spridning begränsas genom in-förande av strömningsavskärande och täta barriärer. Dessa kan både vara vertikala (t.ex. slitsmurar) som begränsar grundvattenströmningen genom ett förorenat om-råde och horisontella (täckningar) som begränsar infiltrationen av nederbörd i det förorenade området. Det är också vanligt att direktexponering för föroreningen hindras genom täckning.

Förändringar i de fysikaliska egenskaperna som kan uppträda över tiden är konsekvenser av olika processer som:

• Vittring av oorganiskt material och nedbrytning av organiskt material som en konsekvens av fysikaliska och kemiska respektive biologiska processer

• Förflyttning av små partiklar genom inre erosion, t.ex. som en konse-kvens av hög grundvattengradient

• Deformationer, t.ex. sättningar som en konsekvens av omlagringar eller konsolidering (vattenurpressning)

• Överskridande av hållfastheten inklusive hydrauliska brott, t.ex. ras, skred och bottenupptryckning.

Samtliga förändringar ovan kan medföra väsentligt ändrade förutsättningar för föroreningskällans exponering och spridning. I avsnitt 3 beskrivs syre och vatten-tillgång som betydelsefulla faktorer för föroreningarnas nedbrytning, omvandling och fastläggning. Fysikaliska egenskaper som i hög grad utgör betingelserna för dessa faktorer är permeabilitet och vattenförhållande förmåga som i sin tur beror på bland annat kornstruktur och kornstorlek. Förändras kornstorleken, t.ex. till följd av vittring i kornskelettet, minskar permeabiliteten och den vattenhållande förmågan ökar. Vittring av naturliga mineral är en långsam process och förändringar av de

fysikaliska egenskaperna kan i överblickbara tidsperspektiv därför inträffa främst genom yttre påverkan. Sådan påverkan kan vara såväl antropogen som orsakad av naturliga processer i omgivningen. Processer som kan leda till sådana förändringar redovisas i kapitel 7.

Vissa yttre betingelser förstärker de fysikaliska egenskapernas effekt på föro-reningarna. Exempel är grundvattengradienter (”drivande kraften” för att omsätta grundvatten) som i höggenomsläppliga material ger större vattenomsättning än i låggenomsläppliga material. Ett annat exempel är uttorkning som kan medföra djupgående sprickor i finkorniga material och därmed öka transport av syre till föroreningen eller transport av gas från föroreningen till markytan (jämför t.ex. torrskorpan i en lera).

Den mest väsentliga förändringen av permeabiliteten i en föroreningskälla uppkommer sannolikt vid omlagringar skapade av någon brottmekanism, t.ex. skred eller hydrauliskt brott. Andra väsentliga förändringar kan framkallas genom deformationer (främst sättningar), vittring och nedbrytning av organiskt material. De fysikaliska egenskaper som betyder mest för exponeringen och spridningen är föroreningskällans permeabilitet (genomsläpplighet) för gas och vatten samt förmågan att hålla vatten. Dessa egenskaper är i sin tur beroende på korn-struktur och kornstorlek.

6 Skyddsobjekten

Skyddsobjekten och deras känslighet för ett områdes föroreningar ligger till grund för dimensioneringen av skyddsåtgärderna. Skyddsobjekten omfattar människor och miljön som kan påverkas menligt inom och utom det förorenade området.

I projektansökan var ambitionen att diskutera förändringar i skyddsobjekten och deras känslighet över tiden. Detta har dock ifrågasatts under projektets gång i samband med diskussion om vad som juridiskt kan krävas av en verksamhets-utövare. Det ansågs inte rimligt, och sannolikt inte rättsligt möjligt, att kräva att efterbehandlingsåtgärder ska kompletteras i efterhand på grund av att annat

skyddsobjekt eller annat skyddsvärde inträder. Skälet härtill är att riskbedömningen och åtgärdsutredning måste utgå från faktiska förhållanden när det gäller mark-användning (i annat fall skulle varje bedömning behöva utgå från den känsligaste användningen). Arbetsgruppen och referensgruppen kom därför fram till att skyddsobjekten och skyddsbehoven bör ses som givna vid efterbehandlings-tillfället, t.ex. genom en fastlagd markanvändning, samt att samhället ska förut-sättas kunna upprätthålla information och styrmedel över mark och vatten.

Arbetsgruppen och referensgruppen tog också upp frågan om skyddsåtgärder för skyddsobjekten, t.ex. inskränkning i fisket i en sjö. Sådana skyddsåtgärder kan hänföras till administrativa åtgärder, se avsnitt 9.

Det kan ändå finnas skäl att notera några svårigheter och osäkerheter i bestäm-ning av efterbehandlingsåtgärdernas inriktbestäm-ning och omfattbestäm-ning med utgångspunkt i skyddsobjekten. Svårigheterna och osäkerheterna omfattar bland annat:

• Mätsvårigheter. Vad kan anses vara risk för skada eller olägenhet på människors hälsa eller miljön som motiverar skyddsåtgärder enligt miljöbalkens krav (jmf här 2 kap 3 § och 10 kap 4 § )?

• Pågående eller framtida förändringar från föroreningskällor utanför det förorenade området. Ska hänsyn tas till andra källors framtida belast-ningar på skyddsobjekten och vem ska i så fall finansiera sådana hänsyn? • Ska omprövning ske av skyddsobjektens status i likhet med antropogena

källor, t.ex. industriutsläpp? Vad får detta för konsekvenser när det gäller efterbehandlingsåtgärderna utformning?

• Finns allmänna skyddsintressen som ska vägas in och som inte kan hän-föras till det förorenade områdets påverkan på människors hälsa eller miljön? Om så skulle vara fallet behöver sannolikt reglerna om ansvar för föroreningarna ändras för att möjliggöra sådana hänsyn.

Det har i projektet, främst beroende på svårigheter att kräva att efterbehandlingsåt-gärder ska kompletteras i efterhand på grund av att annat skyddsobjekt eller annat skyddsvärde inträder, inte ansetts fruktbart att analysera förändringar i skydds-objektets status över tiden. Arbetsgruppen och referensgruppen kom därför fram till att skyddsobjekten och skyddsbehoven bör ses som givna vid efterbehandlingstill-fället, t.ex. genom en fastlagd markanvändning, samt att samhället ska förutsättas kunna upprätthålla information och styrmedel över mark och vatten.

7 Omgivningen

7.1 Allmänt

Av avsnittet om föroreningskällan framgår att omgivningsförändringar har en avgörande betydelse för föroreningskällans ökade exponering och spridning. Denna påverkan undviks eller mildras ofta genom byggande av skyddsbarriärer vid efterbehandlingstillfället. En annan metod är att upprätta kontroll- och åtgärds-program som eventuellt effektueras först när problem uppstår. Beträffande det senare hänvisas till avsnitt 10.

Nedan har en identifikation gjorts av händelser och skeenden i framtiden som direkt eller indirekt påverkar exponeringen och spridningen av föroreningarna i ett område.

• Oavsiktlig grävning i skyddsbarriärer eller förorenade massor • Oavsiktlig borrning i skyddsbarriärer eller förorenade massor • Grundvattennivåförändring

• Storm med vindfällning av träd i området • Påverkan av frost (utan klimatförändring) • Påverkan av växter (rotpenetration) • Påverkan av (grävande) djur • Förändrade stabilitetsförhållanden • Brand i området eller dess närhet • Översvämning

• Sabotage eller krigshandling • Landhöjning/landsänkning • Klimatförändringar • Jordbävningar • Nästa istid

Nedan diskuteras händelserna och skeendena. Vissa av dem har större relevans än andra och kommentarer ges om detta. Avsnitten är upplagda i följande struktur:

• Sannolikhet för en viss händelse eller omgivningsförändring • Konsekvenser av händelsen/förändringen

• Möjlighet att reducera risken för påverkan genom - tekniska åtgärder

- administrativa åtgärder

Med sannolikhet avses i texten ”risk för händelsen eller omständigheten” och inte det matematiska begreppet.